正常牽引中輪軌摩擦熱及接觸斑表面溫度特性及其影響因素.pdf

1、在全世界的運輸業(yè)中，鐵路運輸因其快速、安全、經濟、運量大等特性，成為各個國家經濟建設中不可替代的重要部分。我國的鐵路運輸尤其是高速鐵路運輸發(fā)展十分迅速，截止2006年，我國正在運營的鐵路線路總長為135360.9 km，在未來的時間里還計劃修建更多的鐵路干線及城市地鐵、輕軌等軌道交通。在“一帶一路”的新戰(zhàn)略的引導下，新絲綢之路經濟帶上的連接歐亞大陸的8.1萬公里的鐵路網，覆蓋世界人口的63％，沿線國家和地區(qū)26個，占世界經濟規(guī)模的29%

2、，這就更需要安全、高速、重載的鐵路運輸。輪軌關系作為鐵路運行過程中的關鍵技術問題之一，有著十分重要的研究意義。對輪軌之間的摩擦等問題的研究隨著鐵路運輸高速化、重載化的發(fā)展趨勢而顯得更為重要。列車的牽引、制動必須通過輪軌來實現(xiàn)。列車運行的舒適性、安全性與輪軌摩擦副密切相關。摩擦熱是輪軌摩擦副的重要產物，其傳輸結果決定了摩擦副的溫度。而輪軌材料的應力水平、力學性能、金相組織等都與輪軌摩擦副的溫度有密切關系，摩擦熱產生的區(qū)域對輪軌溫度場有重大

3、影響。因此得到準確的摩擦熱，并研究其傳輸機理有十分重要的意義。
　　本文首先介紹了摩擦熱產生區(qū)域的一般計算方法，討論輪軌摩擦熱的特性，再用有限容積法對車輪溫度場特性進行了分析。結果表明，輪軌摩擦熱特性和輪子溫度場特性主要與輪軌的材料，車輪直徑，車輪轉速，軸重，摩擦系數(shù)，輪表面強迫對流傳熱系數(shù)有關。如果只考慮縱向蠕滑,用局部法計算的摩擦熱強度比平均法更大(大約1000倍)。如果用平均法來計算摩擦熱強度,軸重、牽引力和火車的速度是影響

4、摩擦摩擦熱強度的主要因素,而摩擦系數(shù)對摩擦熱強度的影響不大。輪軌接觸斑的表面溫度隨車輪的轉動有周期性變化，在到達周期性平衡之前最高溫度和平衡溫度隨著時間的推移略有升高但影響不大。用局部法計算摩擦熱強度所得的溫度隨牽引力的增大而升高，隨摩擦系數(shù)的增大而升高，隨著速度的增大而升高。軸重與溫度之間的關系是輪軌接觸斑的面積與摩擦熱強度的綜合影響，軸重越大，溫升越小。不同的車速會影響溫度變化周期的長短，這是由于熱源作用時間變化造成的。在計算接觸斑